同兴镇位于克旗东北部，大兴安岭支脉黄岗梁东麓，距经棚镇76.5公里，东南与林西县相邻；西北与达来诺日镇、巴彦高勒苏木、白音查干苏木接壤；南与宇宙地镇、新庙乡相连。地理坐标为：东经117°39′，北纬43°14′，是一个以汉族为主体的半农半牧区。
全镇以山地为主，境内群山环绕，森林茂密，地势西高东低，平均海拨1516米，有黄岗梁和北大山两大主峰，最高海拨为2029米（圆蛋子山）。
同兴镇属中温带大陆性季风气候，具有农林区相结合的气候特点。常年雨雪偏多，年均气温2—4℃，最低平均气温—22℃，多集中在1月份，最高平均气温18℃，多集中在7—8月份，昼夜温差较大，年平均降水量为350—450毫米，多集中在6、7、8月份，无霜期90—120天。
同兴镇属自然资源富足区，矿产、动植物、旅游、土地资源十分丰富。矿产资源主要有钨、锡、铁、锌、莹石等，内蒙古黄岗矿业有限公司就座落在本镇境内，年产铁、锡等达1.2亿吨，现本镇境内有矿点5处，矿产业的发展成为本镇经济发展又一个经济增长点。动植物资源种类多，品种全，野生动物有马鹿、狍子、野猪等，野生植物有白蘑、蕨菜、黄花、山杏和多种中草药材。森林资源丰富，树种以白桦、山杨树、落叶松为主，还有山榆、柳树等十几种树种，有林地面积2万公倾，森林覆盖率为17.6%。本地旅游资源丰富，植被较好，春夏季百花盛开，鹿鸣幽谷，让人留连忘返，秋季万山红遍，层林尽染，另人心旷神怡，冬季千里冰封，银装素裹，使人神思向往。镇西北边境上有世界奇观—第四纪冰川遗址—阿斯哈图石林，神采飞石，妙趣横生。镇西部有国家森林公园，著名旅游景区----十三道湾和黄岗大峡谷。著名的旅游景区，吸引了中外大量游客。地上地下水资源丰富，地下水均匀，主要有河谷潜水和基岩裂陈水。地上水主要有木石匣河，储量31亿立方米。流经我镇四义号村、同兴村、义成永村三个村，境内流长87.9公里。巴尔汰河流经安乐村、天合村，境内流长15公里。
同兴镇现有7个行政村，88个村民组，4180户，15024人，全镇总面积1187平方公里（178万亩），其中耕地面积95050亩，其中水浇地19110亩，旱平地面积32613亩，坡耕地面积49327亩，有打草场面积43.5万亩，放牧场面积81.5万亩。.